在电机应用领域实现“拥有成本”的最小化利用先进的电机控制产品实现节能

　　块交换控制

　　梯形控制或块交换也被称为六步控制(图1a)，是最简单、能效也最低的控制方法。在六步换向的每一步中，电机驱动电路均在两个绕组间提供电流通路，而断开电机的第三相。这种方法会产生扭矩脉动，使电机产生振动、噪声和机械磨损，降低电机的伺服性能，从而限制了电机的性能。无刷电机控制需要知道转子的位置，并提供电机换向机制。一般采用霍尔效应传感器来感应转子的绝对位置，而这会需要较多的接线，成本也较高。无传感器BLDC控制不需要霍尔传感器，而采用电机的反电动势来估算转子的位置。对于低成本变速应用(如风扇和泵类)而言，无传感器控制是一种重要的控制方法。在采用BLDC电机时，冰箱和空调压缩机也需要采用无传感器控制。

　　简易正弦波控制

　　简易正弦波控制是正弦波控制方法的一种，这种方法可以消除了块交换(图1b)中存在的一些问题。控制器以平滑变化的电流驱动电机的三个绕组，消除了扭矩波动问题，使电机平滑地转动。但是，正弦波换向的根本弱点在于，它试图利用基本的比例积分(PI)控制算法来控制随时间变化的电机电流，而没有考虑不同相位之间的相互影响。结果，在电机高速运转时，不同相位之间的相互影响会造成电机性能的下降。

　　磁场定向控制(FOC)

　　在电机低速运转情况下，简易正弦波换向可以使电机平滑地转动;但在高速情况下，效率不高。块交换在电机高速运转时效率较高，但在低速时会造成扭矩波动。正因如此，FOC应运而生。FOC在低速和高速两种情况下都能达到最佳控制效果(图1c)。利用FOC控制，可以将电机的效率提高到95%，并降低功耗和噪声，提供优异的扭矩动态性能，从而使逆变器的效率更高，所需的功率级更小，提供相同扭矩所需的电机尺寸更小。

　　FOC算法消除了时间和速度之间的相互依赖，支持对磁通和扭矩分别单独实施直接控制，其实现方法是利用被称为Clarke和Park变换的数学公式，以数学方法将电机的电气状态转换到不随时间变化的二维旋转坐标系中。FOC既可用于交流感应电机和无刷直流电机控制，提高它们的效率和性能，也可以用于对现有电机的控制系统进行升级，实现对现有电机的控制。

　　各种节能的电机控制方法

　　为了实施各种创新的电机控制概念，需要采用优化的微控制器架构以及易于使用的工具。英飞凌不仅提供功能强大的8位、16位和32位微控制器(图2)，而且还提供包含相关工具链的完整解决方案。此外，英飞凌还提供种类众多的应用套件组合，方便高效电机控制硬件和软件解决方案的评估和实施。根据不同应用需要，英飞凌可提供门类齐全的8位、16位和32位MCU，运算速度最高可达400 MIPS。

　　XC800 MCU采用流行的8051 CPU，配有4KB至64 KB闪存、10位高速ADC、PWM单元和20至64引脚封装，提供各种可扩展的解决方案。此外，XC886、XC878和XC888系列产品还配有16位矢量计算机，支持FOC。对于8位MCU而言，这在业内尚属首例。利用矢量计算机，只需利用大约一半的CPU容量就可以执行FOC，这在业内也是独一无二的。XC800 MCU是实现成本优化的高能效低端驱动(如风扇、泵类、电器和空调等)的理想产品。